JPH06349858A - 半導体装置の駆動方法 - Google Patents

半導体装置の駆動方法

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JPH06349858A
JPH06349858A JP13714893A JP13714893A JPH06349858A JP H06349858 A JPH06349858 A JP H06349858A JP 13714893 A JP13714893 A JP 13714893A JP 13714893 A JP13714893 A JP 13714893A JP H06349858 A JPH06349858 A JP H06349858A
Authority
JP
Japan
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voltage
fet
semiconductor device
electrode
drain
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13714893A
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English (en)
Inventor
Sachiko Onozawa
幸子 小野澤
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置中のFETのドレイン電圧−裏面
電極電圧特性のバックゲート効果に起因する変動を、従
来より軽減できる半導体装置の駆動方法を提供する。 【構成】 この発明の半導体装置(MESFET)の駆
動方法によれば、シリコン基板10の他面に設けられた
電極(裏面電極)22に、電界効果トランジスタ24
(FET)のドレイン電極20a、20b、20c、2
0d及び20eにそれぞれ印加される固定電圧のうちの
最大電圧と同一の電圧を印加する。このようにすると、
FETに流れるドレイン電流は安定し、バックゲート効
果によるドレイン電流の変動を抑制することができる。
また、ドレイン電圧の最大電圧と裏面電極電圧とを合わ
せてあるため、基板からFET方向に流れるリーク電流
も抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の駆動方
法であってバックゲート効果の低減に有効な駆動方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電界効果トランジスタ(以下、
「FET」と称することもある。)の構造及び駆動方法
の例として、文献Iに開示されているものがる(文献
I:「AStudy of GaAs Digital
ICs on Si Substrates」、S.
Onozawa,K.Inoguti,Y.Sano
and M.Akiyama、Extended Ab
stracts of the 1992 Inter
national Conference onSol
id State Devices and Mate
rials、Tsukuba ,1992,pp.65
9〜661)。
【0003】この文献Iに開示された従来のFETの構
成につき図3を参照して簡単に説明する。
【0004】従来のFETの構造によれば、30は基
板、32はGaAs層、34はn+ 層、36はサイドゲ
ート電極、38はソース電極、40はゲート電極、42
はドレイン電極、46は裏面電極、48はアースとから
構成されている。この図において、ソース電極38、ゲ
ート電極40、ドレイン電極42及びGaAs層32の
部分34がFET44を構成していて、これを点線で囲
んで示してある。
【0005】次に、文献Iに開示されているFETの駆
動方法につき説明する。
【0006】先ず、基板30の裏面電極46をアースに
接続し、FETを含む回路のソース電極38、ゲート電
極40及びドレイン電極42に所望の電圧を印加して回
路を動作させる。
【0007】この種のFETは、GaAs層32の膜厚
が薄い。このため、基板30とFETを構成している間
隔が各FET間の間隔よりも小さくなる。従って、サイ
ドゲート電極36から発生する負の電気力線は殆どが基
板30側に終端してしまい、FET方向へは向かない。
このため、FETのチャネル電位(ここで、チャネル電
位とは図3のチャネル領域35の電位のことをいう。)
は、サイドゲート電位の変化を殆ど受けない。従って、
ドレイン電流の変化は小さくなり、サイドゲート効果が
少なくなることが報告されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た裏面電極の電位をグランドレベル(0V)として半導
体装置を駆動する従来の半導体装置駆動方法は、バック
ゲート効果に起因する以下に説明するFETの特性劣化
を生じることが、この出願に係る発明者の実験により判
明した。これに関する詳細な説明は後述する。ここでバ
ックゲート効果とは、半導体上にFETを形成したと
き、基板の裏面電極のバイアス電圧によって生ずる電界
によりFETの電位が変化し、その結果としてFETの
ドレイン電流を変動させる現象をいう。
【0009】図2は、裏面電極の電圧を変化させてドレ
イン電流の依存性を測定した実験結果を示す。尚、図2
は、横軸に裏面電極電圧(VSUB 単位:[V])を取
り、縦軸にドレイン電流(ID 単位:[A])を取って
表している。また、a曲線、b曲線、c曲線・・及びj
曲線は、ゲート電圧VG を0V〜−0.9Vまで変化さ
せたときのドレイン電流を表す。
【0010】図2から理解できるように、ドレイン電流
の変化は裏面電圧(VSUB )をA−A線上、すなわちグ
ランドレベル(OV)近傍からマイナス電圧へ移行する
に従い、大きくなる。従って、裏面電極の電位によって
FETの電気特性が変わる、いわゆるバックゲート効果
に起因して、安定した電気特性を得ることができない。
【0011】この発明は、このような点に鑑みなされた
ものであり、従って、この発明の目的は、FETを含む
個別素子群と裏面電極とを具える半導体装置を駆動する
方法であって、該装置中のFETのドレイン電流−裏面
電極電圧特性の、バックゲート効果に起因する変動を、
従来より軽減できる駆動方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の半導体装置の駆動方法によれば、シリコ
ン基板と、該シリコン基板上に堆積されたGaAs層
と、該GaAs層の一方の面側に集積された個別素子群
であって少なくとも1つの電界効果トランジスタを含む
個別素子群と、前記シリコン基板の他方の面側に設けら
れた電極とを具える半導体装置を駆動するに当たり、前
記シリコン基板の他方の面側に設けられた電極に、前記
電界効果トランジスタのドレイン電極にそれぞれ印加さ
れる固定電圧のうちの最大電圧と同じ電圧を印加するこ
とを特徴とする。
【0013】
【作用】この発明の半導体装置の駆動方法によれば、後
述の実験結果から明らかなように、構成されている複数
のFETのそれぞれのドレイン電極に印加する固定電圧
のうちの最大電圧と等しい裏面電極電圧に印加するの
で、裏面電極電圧VSUB によるバックゲート効果が抑制
された安定な電圧領域となる。
【0014】
【実施例】以下、各図を参照してこの発明の実施例に用
いた半導体装置(例えばMESFET)の構造及びこの
半導体装置の駆動方法につき説明する。なお、この説明
をいくつかの図面を参照して行なう。しかしながら、こ
れらの図面は、いずれもこの発明を理解できる程度に形
状、大きさ及び配置を概略的に示してあるにすぎない。
【0015】図1は、FETを5個形成した例示してあ
るが、実際には1個でも良いし、或いは、もっと多くの
FETによって構成されていてもよい。また、FETの
素子構成によっては、ソース電極とドレイン電極の位置
が反対になることもある。
【0016】先ず、n+ シリコン基板10上に任意好適
な方法を用いてGaAs層12を形成し、このGaAs
層12中に任意好適な方法を用いてn+ 層14及びチャ
ネル領域15を形成する。更に、n+ 層14上にドレイ
ン電極20a、20b、20c、20d、20e及びソ
ース電極16a、16b、16c、16d、16eを形
成し、チャネル領域15上にゲート電極18a、18
b、18c、18d、18eを形成する。尚、FET2
4を点線で囲んである。また、基板10の裏面には、シ
リコン基板の他方の面側に設けられた電極22(以下、
裏面電極と称する。)を形成する。
【0017】次に、図1を参照してMESFETの駆動
方法につき説明する。
【0018】FETを構成している複数のドレイン電極
20a〜20eには、それぞれ異なるドレイン電圧(V
D )を印加する。例えば、VD 1=+1V、VD 2=+
3V、VD 3=+2V、VD 4=+5V及びVD 5=+
3Vの電圧を印加する。このとき、仮に、ソース電極1
6a〜16eがドレイン電極に変わった場合、ソース電
極側にそれぞれの電圧を印加することはいうまでもな
い。一方、裏面電極22には、FETのドレイン電圧V
D の中で一番高い電圧(最大電圧)を印加する。
【0019】次に、既に説明した図2を参照して裏面電
極のバイアス電圧を変えたとき、ゲート電圧VG をパラ
メータにとりドレイン電流の変化につき説明する。
【0020】図2から理解できるように、ドレイン電流
(ID )は、0V(A−A線)よりもやや高い電圧から
マイナス電圧側に下げていくと、急激に減少する。基板
電圧が0V(A−A線)の時点では、まだドレイン電流
は安定しておらず、しかし、基板電圧をこの実施例のよ
うにVSUB =約5V(B−B線)にすると、各ゲート電
圧(VG )を変化させてもドレイン電流は従来のVSUB
=0Vに比べて安定する。すなわち、基板電圧を0Vか
らプラス電圧側に順次上げてゆくと、ドレイン電流ID
は基板電圧VSUB =約4Vの当たりから安定領域に入
る。従って、基板電圧が4V以上になるとバックゲート
効果の影響を抑制することができる。
【0021】また、FETに印加されている各ドレイン
電圧のうちの最大値に基板電圧を一致させるようにして
いる。このため、基板電圧をいたずらに上げることによ
って基板10からMESFET側へ流れるリーク電流を
増加させることはない。
【0022】上述した結果から理解できるように、基板
電圧(VSUB )をドレイン電圧(VD )の最大電圧に合
わせることによって、基板10からのリーク電流を抑え
ながらバックゲート効果を抑制できる。
【0023】上述したこの発明の実施例では、半導体装
置の一例として、MESFETにつき説明したが、何ら
これに限定されるものではなく、例えばジャンクション
電界トランジスタ(JFET)、MOS(Metal
Oxide Semiconductor)FET、M
IS(Metal Insulator Semico
nductor)FET或いはHEMT(High E
lectron Mobility Transist
er)のいずれであっても良い。
【0024】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の半導体装置の駆動方法によれば、シリコン基板
の他面に設けられた電極に、電界効果トランジスタ(F
ET)のドレイン電極にそれぞれ印加される固定電圧の
うちの最大電圧と同一の電圧を印加する。このため、F
ETに流れるドレイン電流は安定し、バックゲート効果
による変動を抑制することができる。また、FETのド
レイン電極に印加される電圧の内の最大電圧と基板の他
面に設けられている電極に印加される電圧とを合わせて
あるため、基板からFETに流れるリーク電流をいたず
らに増加させる心配がなくなる。このため、半導体装置
を正常動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例に供する半導体装置の要部断
面図である。
【図2】この発明の実施例の説明に供する図であり、ゲ
ート電圧VG をパラメータとした場合の裏面電極電圧と
ドレイン電流との関係を示した図である。
【図3】従来のMESFET構造を説明するために供す
る断面図である。
【符号の説明】
10:n+ シリコン基板 12:GaAs層 14:n+ 層 15:チャネル領域 16a、16b、16c、16d、16e:ソース電極 18a、18b、18c、18d、18e:ゲート電極 20a、20b、20c、20d、20e:ドレイン電
極 22:裏面電極 24:電界効果トランジスタ(FET)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板と、該シリコン基板上に堆
    積されたGaAs層と、該GaAs層の一方の面側に集
    積された個別素子群であって少なくとも1つの電界効果
    トランジスタを含む個別素子群と、前記シリコン基板の
    他方の面側に設けられた電極とを具える半導体装置を駆
    動するに当たり、 前記シリコン基板の他方の面側に設けられた電極に、前
    記電界効果トランジスタのドレイン電極にそれぞれ印加
    される固定電圧のうちの最大電圧と同じ電圧を印加する
    ことを特徴とする半導体装置の駆動方法。
JP13714893A 1993-06-08 1993-06-08 半導体装置の駆動方法 Withdrawn JPH06349858A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11312822A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Seiko Instruments Inc イメージセンサー
US6982441B2 (en) 2001-01-10 2006-01-03 Fujitsu Quantum Devices Limited Semiconductor device with a super lattice buffer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11312822A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Seiko Instruments Inc イメージセンサー
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